金属检测是一种检测金属类物体的技术,它利用电磁场涡流传感原理,通过金属产生的感应信号,实现对金属物体进行非接触式的检测。随着检测技术和信号处理方法不断改进,金属检测技术在工业、安防等相关领域得到了广泛应用。与此同时,对金属检测系统灵敏度、抗干扰等性能指标也提出了更高要求。本文通过研究国内外金属检测技术,以感应平衡式线圈的涡流传感原理作为本系统的设计基础,针对金属检测系统中检测灵敏度不够高以及抗干扰能力不强的问题,提出了一种基于感应平衡式检测线圈的金属检测系统方案,通过信号的数字化处理相关手段来提高系统灵敏度和抗干扰性能。首先,结合金属检测门功能需求以及检测系统设计要求,完成检测系统总体方案设计。系统模拟部分需要考虑信号频率对检测性能的影响、收发线圈的匹配以及模拟的信号滤波功放等,系统数字部分需要设计金属检测算法以及信号处理流程,同时由于系统涉及到收发信号处理以及检测结果显示,需要确定收发信号处理板以及显示屏之间的协议/状态机的交互设计,由此确定现场可编辑逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现方案。其次,利用集成软件环境(Integrated Software Environment,ISE)等硬件设计工具,采用模块化结构设计,完成信号处理流程的设计和整个系统控制的硬件实现。该系统的硬件实现由Spartan-6 FPGA和Artix-7 FPGA协同完成,其中Spartan-6主要完成完成发射信号的产生,系统状态跳转控制以及外围设备交互功能,Artix-7主要完成信号的采集、解调、滤波、校准、检测等信号处理过程。FPGA之间通过通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)接口完成数据和信息的交互,FPGA与上位机之间通过用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)接口进行通信。最后,在基于检测门样机的实际应用场景中,对金属检测系统进行相关性能测试和分析。